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      關(guān)于離子傳輸?shù)闹行纳飳W教條的新見解
      
			
      
				2019-06-15 14:37:23
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      奧胡斯大學和紐約大學的新研究結(jié)果表明，膜蛋白復合物如何在離子泵和離子通道超家族中發(fā)揮作用，從而實現(xiàn)鉀的主動轉(zhuǎn)運。剛剛在“自然”雜志上發(fā)表的結(jié)果為定義通道和泵的內(nèi)容提供了新的視角。
      

      關(guān)于離子傳輸?shù)闹行纳飳W教條的新見解
      

      鉀在所有細胞中高度濃縮，并且它是膨壓的主要決定因素。過多的鉀和細胞會因水流入而破裂，太少，細胞會隨著水的流失而枯萎。當腌制或干燥肉類，水果和蔬菜時，這種滲透原理也用于食品保鮮。
      

      由于鉀實際上對細胞膜是不可滲透的，因此鉀轉(zhuǎn)運蛋白已經(jīng)進化，可以介導其攝取。在單細胞生物中，由于環(huán)境波動可能帶來的挑戰(zhàn)，維持內(nèi)部鉀水平的機制具有高度響應(yīng)性。通常，鉀通道將產(chǎn)生由電化學梯度驅(qū)動的向內(nèi)鉀通量。然而，在存在極少鉀的環(huán)境中，這種潛力不能保持向內(nèi)通量，并且通過鉀泵系統(tǒng)的主動運輸迅速接管以直接驅(qū)動鉀的吸收。
      

      這些鉀泵系統(tǒng)的機理和結(jié)構(gòu)尚不清楚，從序列分析來看，它們似乎具有與鉀通道和動物已知的更經(jīng)典的鈉/鉀泵相關(guān)的元素。幾十年來，這使研究人員感到困惑，許多人甚至懷疑這些復合物是否存在作為一個功能單元。
      

      這部分是因為離子傳輸如何在生物學中被教導為“通道與泵”的概念。離子通道介導快速和被動的“下坡”運輸，而離子泵介導緩慢而活躍的“上坡”運輸，抵抗電化學梯度。這兩個過程都相對較好地理解，并且通常被并置為完全不同的實體。
      

      通道和泵浦超級系列共同產(chǎn)生活躍的離子傳輸
      

      本周在“自然”雜志上公布的結(jié)果對這種舒適的分離提出了挑戰(zhàn)，并解決了泵和通道如何在復雜環(huán)境中協(xié)同工作的令人費解的問題。奧胡斯大學和紐約大學之間的聯(lián)合研究合作第一次可視化鉀運輸結(jié)構(gòu)，來自渠道和泵超級家庭的成員聚集在一個大型綜合體中，以創(chuàng)造主動運輸。一個“泵狀”亞基創(chuàng)建的能量輸入(類似于馬達)，而“信道狀”亞基已被重新定意為用作活性載體介導運輸?shù)拟涐槍?0,000倍梯度。
      

      “對我而言，整個事情中最迷人的部分是它與我們通常喜歡將生物學概念放在一起的盒子打破了，”AIAS研究員和助理教授BjørnPanyellaPedersen說道，他是小團隊的一員，結(jié)果。“這是另一個引人入勝的例子，大自然并不關(guān)心我們嘗試理解它并對其進行分類。如果進化可以使其發(fā)揮作用，它就會發(fā)生。”
      

      結(jié)果建立在對通道和泵功能的先驗知識的強大基礎(chǔ)之上。門控通道的概念已經(jīng)知道并研究了很長時間，并且實際上大多數(shù)離子通道具有一個或多個門作為其生理功能的基本部分。類似地，很好地描述了離子泵功能背后的分子機制。通過新的結(jié)果，我們可以突然看到來自類似通道的子單元的門如何連接到類似泵的子單元，可以順序控制它們的打開和關(guān)閉。這在門打開/關(guān)閉，基板識別/結(jié)合和能量消耗之間產(chǎn)生強耦合。這些都是主動交通的標志從其他泵系統(tǒng)中可以知道，但是在這里它們只有在復合體的所有元素在一起時才起作用。
      

      “這是我工作過的最難，也是最有價值的結(jié)構(gòu)之一。因此有很多新的想法，對結(jié)果的解釋具有挑戰(zhàn)性，因為我們真的需要在外面思考Bjørn笑著說，繼續(xù)說道之前，“大衛(wèi)[斯托克斯教授]是關(guān)鍵，因為他已經(jīng)在這個綜合體工作多年，并且對系統(tǒng)的復雜性有著廣泛的了解。一個真正的團隊努力，我們將繼續(xù)我們的合作，根據(jù)我們現(xiàn)有的想法，進一步了解這個復雜的問題。“
      
			

			
        
      
			
      
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